非共价组装的生物基质层制造技术

本发明专利技术提供了一种生物基质层，所述生物基质层包括浓度为0.1μM至1,000μM的硫酸化寡糖以及根据式(I)的肽‑聚乙二醇‑缀合物，基本上由这些成分组成或者由这些成分组成：PEG‑R1‑(BX)n (I)其中B是赖氨酸或精氨酸，X选自丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、谷氨酸或天冬氨酸，并且n是选自3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19和20的整数；R

Noncovalent assembled biomaterial layer

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非共价组装的生物基质层专利
本专利技术提供了一种厚度在3nm至40μm范围内的生物基质层，所述生物基质层包括浓度在0.1μM至1000μM范围内的带负电荷的聚合物(NCP)以及浓度在0.1μM至1000μM范围内的肽-聚乙二醇-缀合物，基本上由这些成分组成或者由这些成分组成。本专利技术进一步涉及用于组装生物基质层的方法。所述生物基质层可以装载细胞和类器官(organiods)。所述生物基质层的若干特性例如厚度、刚性和孔隙率可以通过选择所述NCP和所述肽-聚乙二醇-缀合物的类型并且在制备所述生物基质层的过程中调节其浓度来进行调节。本专利技术提供了带负电荷的聚合物(NCP)和肽-聚乙二醇-缀合物的组合库(combinatoriallibrary)，所述组合库可以进一步含有生物功能肽，其中所述库使得能够调节所述生物基质层的表面以实现特定细胞类型的选择性培养、生物医学装置的涂层等。此外，本专利技术提供了包括所述组合库中的成分的试剂盒。所述生物基质层模仿细胞外基质，并且可以用于各种生物医学应用中。
技术介绍
塑料瓶中的标准细胞培养无法模拟天然细胞外基质(ECM)的复杂性。已开发出各种化学涂层表面来满足特定细胞类型的需求(MeiY、SahaK、BogatyrevSR、YangJ、HookAL、KalciogluZI等人，“用于人多能干细胞克隆生长的生物材料的组合开发(Combinatorialdevelopmentofbiomaterialsforclonalgrowthofhumanpluripotentstemcells)”，NatMater2010年，9(9)：768-778；CelizAD、SmithJGW、PatelAK、HookAL、RajamohanD、GeorgeVT等人，“用于人多能干细胞扩张和多谱系分化的新型聚合物的发现(DiscoveryofaNovelPolymerforHumanPluripotentStemCellExpansionandMultilineageDifferentiation)”，AdvancedMaterials，2015年，27(27)：4006-4012)。对生物材料的开发和工程设计还有其他要求，例如，再现特定于细胞类型的3D环境和天然ECM的机械性质。在广泛使用的水凝胶中，例如，基质胶(Matrigel)已被用作模拟ECM的生物基质，但是无法轻易地针对特定细胞类型和组织的需要对其进行调节。ECM组成的变化已表明会影响受损肝组织的修复(KlaasM、KangurT、ViilJ、K、MinajevaA、VadiK等人，“细胞外基质组成的变化会引导受损干组织的修复(Thealterationsintheextracellularmatrixcompositionguidetherepairofdamagedlivertissue)”，Scientificreports，2016年，6：27398)以及诱导多能干细胞的扩张(AdnanN、MieM、HaqueA、HossainS、MashimoY、AkaikeT等人，“用于小鼠诱导多能干细胞的长期培养和维持的限定拟生态基质的构建(Constructionofadefinedbiomimeticmatrixforlong-termcultureandmaintenanceofmouseinducedpluripotentstemcells)”，BioconjugateChemistry，2016年)。为了开发针对特定应用特制的生物基质，已经通过化学合成(RangaA、GobaaS、OkawaY、MosiewiczK、NegroA、LutolfMP，“用于细胞命运的系统级分析的3D壁龛微阵列”(3Dnichemicroarraysforsystems-levelanalysesofcellfate)，NatureCommunications，2014年，5：4324；KlimJR、LiL、WrightonPJ、PiekarczykMS、KiesslingLL，“用于人多能干细胞的限定糖胺多糖结合基层”(Adefinedglycosaminoglycan-bindingsubstratumforhumanpluripotentstemcells)，NatMethods，2010年，7(12)：989-994；VegasAJ、VeisehO、DoloffJC、MaM、TamHH、BratlieK等人，“组合水凝胶库使得能够识别减轻灵长类动物异物反应的物质”(Combinatorialhydrogellibraryenablesidentificationofmaterialsthatmitigatetheforeignbodyresponseinprimates)，NatBiotech，2016年，34(3)：345-352)，或者使用来自各种猪组织的ECM(BeachleyVZ、WolfMT、SadtlerK、MandaSS、JacobsH、BlatchleyMR等人，“用于高通量筛选和细胞功能系统分析的组织矩阵阵列”(Tissuematrixarraysforhigh-throughputscreeningandsystemsanalysisofcellfunction)，NatMeth，2015年，12(12)：1197-1204)来生成组合库，以便用于体外细胞培养应用以及体内生物相容性分析。已经开发了通过将肝素和与肝素结合肽缀合的四臂聚乙二醇(星形PEG)混合形成的非共价水凝胶系统(WieduwildR、TsurkanMV、ChwalekK、MurawalaP、NowakM、FreudenbergU等人，“非共价肽-肝素水凝胶的最小肽模体”(MinimalPeptideMotifforNon-CovalentPeptide-HeparinHydrogels)，JAmChemSoc，2013年，135(8)：2919-2922)。肽具有简单(BA)n模体(其中B是碱性残基Arg/Lys，A是Ala)，而增加重复数n将生成更硬的水凝胶。(BA)n与肝素在大量水凝胶形成过程中的相互作用与从无规卷曲到α-螺旋的转化相关，而胶凝时间(从瞬间到数个小时)取决于肽和硫酸化寡糖的选择(WieduwildR、KrishnanS、ChwalekK、BodenA、NowakM、DrechselD等人,“非共价水凝胶珠作为细胞培养的微载体”(NoncovalentHydrogelBeadsasMicrocarriersforCellCulture)，AngewChemIntEd，2015年，56(13)：1521-3773)。通过改变肽和硫酸化寡糖(例如硫酸葡聚糖、肝素)组分，生物材料可以针对应用例如3D细胞培养和药物释放来定制(WO2014040591A2)。此动态网络呈现出对于注射能力而言至关重要的剪切稀化和自恢复性质。小鼠体内的注入水凝胶已呈现出高生物相容性，并且不会引起不良炎症反应(Tondera,C.等人(2017)，“通过免疫活性裸鼠体内的肽-寡糖相互作用交联的可注射水凝胶系统的体内检查本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物基质层，所述生物基质层包括以下项、基本上由以下项组成或者由以下项组成：/n-带负电荷的聚合物(NCP)，浓度在0.1μM至1,000μM的范围内；以及/n-根据通式(I)的肽-聚乙二醇-缀合物：/nPEG-CW-间隔物-R

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170616 EP 17176355.01.一种生物基质层，所述生物基质层包括以下项、基本上由以下项组成或者由以下项组成：
-带负电荷的聚合物(NCP)，浓度在0.1μM至1,000μM的范围内；以及
-根据通式(I)的肽-聚乙二醇-缀合物：
PEG-CW-间隔物-R1-间隔物-(BX)n(I)；
其中
-所述间隔物不存在或为二肽、三肽或四肽，其中所述二肽、三肽或四肽由甘氨酸、氨基丙酸、氨基丁酸、氨基戊酸、氨基己酸、氨基庚酸、氨基辛酸和3-氨基丙烯酸或其组合组成；
-CW不存在或者为由氨基酸半胱氨酸和色氨酸组成的二肽；
-B是赖氨酸或精氨酸，X选自丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、谷氨酸或天冬氨酸，并且n是选自5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19和20中的整数；
-R1表示生物功能肽，所述生物功能肽可以不存在或者是包括5至30个氨基酸的肽；
-PEG以0.1μM至1000μM范围内的浓度包括在内；
-R1如果存在，以0.1μM至4000μM范围内的浓度包括在内；
-(BX)n以0.4μM至4000μM范围内的浓度包括在内。


2.根据权利要求1所述的生物基质层，其中所述肽-聚乙二醇-缀合物是式(Ia)中的一个：
PEG-R1-(BX)n(Ia)
其中B、X和n如权利要求1中所定义。


3.根据权利要求1所述的生物基质层，其中所述肽-聚乙二醇-缀合物是式(Ib)中的一个：
PEG-(BX)n(Ib)
其中B、X和n如权利要求1中所定义。


4.根据权利要求1所述的生物基质层，其中所述式(I)的肽-聚乙二醇-缀合物包括位于PEG与R1以及R1与(BX)n之间的另外接头序列，并且是根据式(II)的肽-聚乙二醇-缀合物：
PEG-CWGG-R1-GG-(BX)n(II)
其中B、X、n和R1如权利要求1中所定义。


5.根据权利要求1所述的生物基质层，其中式(II)的所述肽-聚乙二醇-缀合物包括位于PEG与(BX)n之间的另外接头序列，并且是根据式(IIa)的肽-聚乙二醇-缀合物：
PEG-CWGG-(BX)n(IIa)
其中B、X、n和R1如权利要求1中所定义。


6.根据权利要求1至5中的任一项所述的生物基质层，其中所述肽-聚乙二醇-缀合物是式(I)的肽-聚乙二醇-缀合物以及式(Ia)的肽-聚乙二醇-缀合物的混合物，或者式(II)的肽-聚乙二醇-缀合物和式(IIa)的肽-聚乙二醇-缀合物的混合物，并且/或者其中，在所述混合物中，所述式(I)或式(II)的肽-聚乙二醇-缀合物的比例在0.1-99.9mol％的范围内。


7.根据前述权利要求中的任一项所述的生物基质层，其中所述NCP选自由肝素、硫酸乙酰肝素、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸角质素、硫酸葡聚糖、透明质酸、聚苯乙烯硫酸盐(PSS)、硫酸化藻酸盐、硫酸化透明质酸、环状硫酸葡聚糖、环状磷酸葡聚糖和植酸组成的组。


8.根据前述权利要求中的任一项所述的生物基质层，其中
·B是赖氨酸或精氨酸；并且/或者
·X是丙氨酸或丝氨酸；并且/或者
·(BX)n是选自由具有表1中序列ID号:1至14的肽组成的组中的肽；并且/或者
·R1是选自由具有表2中序列ID号:15至353的的肽组成的组中的肽。


9.根据前述权利要求中的任一项所述的生物基质层，其中所述PEG是...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·张，A·托马斯，R·韦策尔，D·胡斯曼，R·维杜维尔德，
申请(专利权)人：德诺沃迈瑞克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE